Analyse und Optimierung von Einschneckenextrudern mit schnelldrehenden Schnecken
Analyse und Optimierung von Einschneckenextrudern mit schnelldrehenden Schnecken
复制标题
与施内尔德雷亨登施内肯一起分析和优化
DOI：
--
复制
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Paul Gorczyca
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Paul Gorczyca
本论文通过实验和理论研究，对一种带螺旋槽的挤出机系统中的剪切和混合料的性能进行了研究。
在德国的高性能塑料挤出机中，塑料挤出机的制造技术是不可缺少的。我的家乡韦尔登z. B。特别是在Antriebs- oder Heiz-/Kuhlsystem定义下的Anforderungen。因此，在前苏联地区，我们必须加强对施内克和标准化的支持。Schnecken，die in High-Speed-Anlagen eingesetzt韦尔登，besitzen langere Einzugs- und Aufschmelzzonen and arbeiten gegenwertig ohne dynamische Mischelemente.这些人不能在韦尔登的任何地方进行谈判。在澳大利亚，使用小工具的大材料带和小工具是一种非常动态的工具。
在Fokus中，这一研究成果被用于分析和优化带有小直径挤出物的空心结构。试验结果表明，35 mm的聚烯烃和一个Schnecklechmesser的厚度非常大，实际测量的Schnecke结果的增长速度为200 - 300 kg/h。在此将施胶剂与增塑剂混合。为了使韦尔登的作品更好，他把自己的作品放在了一个更好的位置上。所有的参考资料都是一个令人困惑的小问题。该装置的动力消耗量为1000 U/min，动力消耗量为325 kg/h。
实验分析了在不同温度、不同工艺条件和不同工艺条件下，印刷品的吸水率、吸水温度和吸水均匀性。在这里，韦尔登看到了地下水对几何学的影响。因此，N-Mischer的参考文件也没有被引用。TMR-和Kreuzlochmischer dagegen也可以用来制作韦尔登。该TMR具有高的温度调节能力。N-Mischer位于温度变薄的地方，在参考点附近。这种同质性的物质将在所有的进化系统中被发现。
本文通过实验研究了一种基于红外测温的挤出物热均质化的方法。这是与欣布里克对他们的研究非常有趣。Der Vergleich mit unterschedlichen Temperatur-Messmethoden zeigt dabei die Vorteile dieses Verfahrens.新的分析方法可以韦尔登热均匀性对热均匀性的影响。在这种方法中，首先要对热致均质和热致均质进行定性分析，然后再进行韦尔登。
实验研究是通过三维、非等温、非牛顿CFD模拟进行的。大部分韦尔登人都有一个高质量的网络，也有一个可靠的网络。在一个参数分析韦尔登zahlreiche影响到该Berechnungsqualitat erortert。目前，已有许多软件用于材料参数和温度控制。如果让这些人知道，那么他们就不会感到害怕，必须让这些人知道，或者让他们重复韦尔登。既然格罗斯已经被遗忘，那么系统就可以被韦尔登摧毁。通过韦尔登和实验验证了试验结果的正确性和正确性。
为了保证均匀性和模拟的连续性，需要一个判别标准和分析。这种韦尔登系统的发展与铁路系统的运行和调度密切相关.然而，TMR-Mischers韦尔登的家乡Werte在其他人和Mischern身上并没有明显的不确定性。局部跨度最大值的几何分布在所有米雪恩附近，而米雪恩则是一个非常明显的Werte，这种分布对最终产品的特征值是不利的。
韦尔登所有的实验和理论成果都很重要，因此，在带有小口径的挤出机上进行了一次有趣的分析。在这里，亲爱的。B。N-Mischer是如何发展的。因此，就像Kreuzlochmischer一样，它也是一种高性能的风力发电机，它需要一种新的风力发电技术来韦尔登。
本文介绍了一种新的基于Scher-和Mischteile韦尔登的参考-Schneckengeometrie变换方法。另外，韦尔登可以帮助我们更好地了解地下铁和地下铁之间的相互作用。这是一个带有小的弯曲形状的锚点，用于所有带有大的刚性（1，3D）的变量。这是一个带有steigenden Drehzahlen的druckaufbauende Wirkung bei durchschnittlichem Temperaturanstieg。
Die im Rahmen dieser Dissertation durchgefuhrten Arbeiten befassen sich mit der experimentellen und theoretischen Untersuchung des Betriebsverhaltens von Scher- und Mischteilen bei einem Extrudersystem mit schnelldrehenden Schnecken.
Fur Betriebsbandbreiten in Bereichen der Hochgeschwindigkeitsextrusion ist die verfahrenstechnische Anpassung der gesamten Extrudereinheit notwendig. Mit hohen Drehzahlen werden z. B. spezielle Anforderungen an das Antriebs- oder Heiz-/Kuhlsystem definiert. Ebenso stehen bei der Auslegung der Schnecke anderweitige Kriterien im Vordergrund. Schnecken, die in High-Speed-Anlagen eingesetzt werden, besitzen langere Einzugs- und Aufschmelzzonen und arbeiten gegenwertig ohne dynamische Mischelemente. Diese konnten bisher nicht an die Prozessgegebenheiten in hohen Drehzahlbereichen angepasst werden. Im Hinblick auf grosere Materialbandbreiten und Schnecken mit kleineren Durchmessern sind jedoch dynamische Mischer in der Austragszone unumganglich.
Aus diesem Grund stehen im Fokus dieser Arbeit die Analyse und Optimierung der Austragszone von Einschneckenextrudern mit schnelldrehenden Schnecken. Die Untersuchung konzentriert sich auf weitverbreitete Polyolefintypen und einen Schneckendurchmesser von 35 mm. Die Grose der Schnecke resultiert aus dem in der Praxis haufig geforderten Durchsatzspektrum von etwa 200 bis 300 kg/h. Hierbei wird die Schmelzeaustragszone entkoppelt von dem Einzug und der Plastifizierzone betrachtet. Fur die Untersuchungen werden Mischteile ausgesucht, die sich aufgrund ihrer Bauformen stark im Betriebsverhalten voneinander unterscheiden. Als Referenz dient eine eingangige Schnecke ohne zusatzliche Mischelemente. Die untersuchten Scher- und Mischteile werden mit Drehzahlen von bis zu 1000 U/min und Durchsatzen von bis zu 325 kg/h betrieben.
Die experimentelle Analyse beinhaltet die Auswertung des Druckes, der Schmelzetemperatur und der stofflichen Homogenitat in Abhangigkeit von der Drehzahl, des spezifischen Durchsatzes und des Gegendruckes. Hierbei werden die enormen Einflusse der unterschiedlichen Mischergeometrien sichtbar. So zeigt neben der Referenzschnecke auch der N-Mischer teilweise druckaufbauendes Verhalten auf. Der TMR- und der Kreuzlochmischer dagegen konnten ausschlieslich als Druckverbraucher betrieben werden. Der TMR zeigt mit steigender Drehzahl die hochste Temperaturentwicklung auf. Der N-Mischer liegt bei der Temperaturentwicklung teilweise auf dem niedrigen Niveau der Referenzschnecke. Die stoffliche Homogenitat wird mit steigender Drehzahl bei allen vorgestellten Systemen verbessert.
Zusatzlich wird bei der experimentellen Untersuchung eine Methode zur ganzheitlichen Beurteilung der thermischen Homogenitat des Extrudates vorgestellt, die auf der Infrarotthermometrie basiert. Diese ist mit Hinblick auf die Untersuchungsziele besonders interessant. Der Vergleich mit unterschiedlichen Temperatur-Messmethoden zeigt dabei die enormen Vorteile dieses Verfahrens. Anhand der neuartigen Analysemoglichkeit werden die Einflusse von Verfahrensparametern (wie Gegendruck oder spezifischer Massedurchsatz) auf die thermische Homogenitat diskutiert. Aufbauend auf dieser Auswertemethode konnte erstmalig ein qualitativer Zusammenhang zwischen der stofflichen und thermischen Homogenitat hergestellt werden.
Die experimentelle Untersuchung wird durch dreidimensionale, nicht-isotherme und nicht-newtonsche CFD-Simulationen unterstutzt. Dabei werden bei allen Mischern eine hohe Netzqualitat und somit auch eine Berechnungsrobustheit erreicht. In einer Parameteranalyse werden zahlreiche Einflusse auf die Berechnungsqualitat erortert. Hierzu gehoren sowohl softwareinterne Einstellungen als auch Materialparameter und thermische Randbedingungen. Da die letzteren teilweise nicht zur Verfugung stehen, muss das thermodynamische Verhalten teils abgeschatzt oder iterativ ermittelt werden. Sind die erforderlichen Grosen bekannt, kann das Systemverhalten sehr genau berechnet werden. Die durchgefuhrten Simulationen werden anhand der experimentell ermittelten Grosen (Druck und Temperatur) validiert und zeigen sehr gute Ubereinstimmungen.
Fur die Auswertung der stofflichen Homogenitat anhand der Simulationsergebnisse werden einige Kriterien vorgestellt und analysiert. Dazu werden Systemgrosen wie Verweilzeiten oder Schub- und Dehnspannungen entlang von Bahnlinien ausgewertet. Bis auf die hoheren Werte des TMR-Mischers werden bei allen anderen Mischern keine signifikanten Unterschiede in der Verweilzeitcharakteristik festgestellt. Die Gegenuberstellung der lokalen Spannungsmaxima zeigt bei allen Mischern fur hohere Drehzahlen stark ansteigende Werte, die sich teilweise negativ auf die Eigenschaften des Endproduktes auswirken konnen.
Werden alle experimentellen und theoretischen Ergebnisse zusammengefasst, so ergeben sich einige interessante Ansatze fur die Auslegung von Extrudern mit schnelldrehenden Schnecken. Hier bietet z. B. der N-Mischer hohes Entwicklungspotenzial. Andere Konzepte, wie der Kreuzlochmischer sind zwar ebenfalls fur Hochgeschwindigkeitsanwendungen denkbar, hierbei sollten jedoch einige verfahrenstechnische Einschrankungen berucksichtigt werden.
Neben der Berechnung der Scher- und Mischteile werden fur die untersuchte Referenz-Schneckengeometrie einige geometrisch abgeanderte Varianten untersucht. Anhand der Simulationen werden grundsatzliche Abhangigkeiten der Drehzahl auf das Betriebsverhalten bei unterschiedlichen Gangtiefen und Gangsteigungen vorgestellt. Hierbei sind fur Anwendungen mit schnelldrehenden Schnecken vor allem die Varianten mit groserer Gangsteigung (1,3D) von Bedeutung. Diese zeigen mit steigenden Drehzahlen eine hohe druckaufbauende Wirkung bei durchschnittlichem Temperaturanstieg.